JPS62292377A - 散積み物体をロボツトハンドでピツクアツプするための視覚システム - Google Patents
散積み物体をロボツトハンドでピツクアツプするための視覚システムInfo
- Publication number
- JPS62292377A JPS62292377A JP13275686A JP13275686A JPS62292377A JP S62292377 A JPS62292377 A JP S62292377A JP 13275686 A JP13275686 A JP 13275686A JP 13275686 A JP13275686 A JP 13275686A JP S62292377 A JPS62292377 A JP S62292377A
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- Japan
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- robot hand
- picking
- scattered
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
３、発明の詳細な説明
〔発明の技術分野〕
この発明は、散積み物体をロボットハンドでピックアッ
プするための視覚システムに関する。
プするための視覚システムに関する。
現在人間が行なっている曙械加工や組立作業をロボット
で自動化する場合、人間の視覚に相当する高度な視覚セ
ンサ・システムが必要になる。
で自動化する場合、人間の視覚に相当する高度な視覚セ
ンサ・システムが必要になる。
例えば、ある部品をロボットハンドでピックアップして
伯の場所へ移送する作業の自動化を考える。対象部品が
予め整列されて位置決めされているのであれば、部品を
１つひとつピックアップするためのロボット制御は容易
であり、高度な視覚システムは必要ない。しかし、多数
の部品がランダムに散積みされている場合、部品を１つ
ひとつピックアップするためには、散積み部品がどのよ
うな位置関係になっているのかを認識し、ピックアップ
すべき部品を選出し、それに合わせてロボットを制御し
なければならない。そのために高度な視覚システムが必
要になる。
伯の場所へ移送する作業の自動化を考える。対象部品が
予め整列されて位置決めされているのであれば、部品を
１つひとつピックアップするためのロボット制御は容易
であり、高度な視覚システムは必要ない。しかし、多数
の部品がランダムに散積みされている場合、部品を１つ
ひとつピックアップするためには、散積み部品がどのよ
うな位置関係になっているのかを認識し、ピックアップ
すべき部品を選出し、それに合わせてロボットを制御し
なければならない。そのために高度な視覚システムが必
要になる。
上記のような目的に供される視覚システム−よ現在盛ん
に研究されているが（例えば特開昭５８−７７４８７号
）、実用に耐えるシステムはまだ開発されていない。
に研究されているが（例えば特開昭５８−７７４８７号
）、実用に耐えるシステムはまだ開発されていない。
この発明の目的は、散積み物体が精密部品やこわれやす
い部品であっても、ロボットハンドで隣接部品を傷つけ
ることなく確実に１つひとつピックアップできるように
、高度な３次元認識を高速で行なえるようにした視覚シ
ステムを提供することにある。
い部品であっても、ロボットハンドで隣接部品を傷つけ
ることなく確実に１つひとつピックアップできるように
、高度な３次元認識を高速で行なえるようにした視覚シ
ステムを提供することにある。
この発明に係る視覚システムは、物体を撮像する視覚セ
ンサ５１と、散積み物体について撮像した２次元画像か
ら当該散積み物体の位置関係を３次元的に認識する認識
手段５３と、認識したある物体の周辺にそれをロボット
ハンドでピックアップするのに必要な空間があるか否か
を判断する判断手段５５とを有することを要旨とする。
ンサ５１と、散積み物体について撮像した２次元画像か
ら当該散積み物体の位置関係を３次元的に認識する認識
手段５３と、認識したある物体の周辺にそれをロボット
ハンドでピックアップするのに必要な空間があるか否か
を判断する判断手段５５とを有することを要旨とする。
第２図は本発明の一実施例システムの全体的なハードウ
ェア構成を示し、第３図は本システムと組合せられるロ
ボットハンドの諸元を示し、第４図は本システムの処理
手順を示し、第５図〜第７図は本システムの作用説明図
である。
ェア構成を示し、第３図は本システムと組合せられるロ
ボットハンドの諸元を示し、第４図は本システムの処理
手順を示し、第５図〜第７図は本システムの作用説明図
である。
第２図に示すようにレーザ等を用いた投光器１からスリ
ット光２が出射し、そのスリット光２が可動ミラー３で
反射してｒ′ｌｌ積みされた対像物体４に照射される。
ット光２が出射し、そのスリット光２が可動ミラー３で
反射してｒ′ｌｌ積みされた対像物体４に照射される。
対象物体４の表面には、スリット光２によるＴｉ線（光
切断線）２ａが生じる。
切断線）２ａが生じる。
対染物体４の上方に設置したテレビカメラ５で光切断線
２ａを含む部分を撮像する。得られた画像信号は、演算
部１２の制御により、画像信号取込部６から画像メモリ
Ａ７に書き込まれる。可すＪミラー３は、演算部１２の
Ｉ、Ｉｆ御により、スリット光掃引制御部１６によって
駆動され、対象物体４上でスリット光２の照射位置を変
えるようになっている。また、画像メモリには、取込画
像を格納する画像メモリＡ７の他に、処理途中の画面を
格納しておくための画像メモリＢ８、画像メモリＣ９、
画像メモリＤＩＯ，画像メモリＥ１１が用意されている
。また、数値データ格納のために、読み占き可能なメモ
リＡ１３．メモリＢ１４が用意され、さらに画像メモリ
の内容および数値データを随時モニタ可能な表示部１５
が用意されている。
２ａを含む部分を撮像する。得られた画像信号は、演算
部１２の制御により、画像信号取込部６から画像メモリ
Ａ７に書き込まれる。可すＪミラー３は、演算部１２の
Ｉ、Ｉｆ御により、スリット光掃引制御部１６によって
駆動され、対象物体４上でスリット光２の照射位置を変
えるようになっている。また、画像メモリには、取込画
像を格納する画像メモリＡ７の他に、処理途中の画面を
格納しておくための画像メモリＢ８、画像メモリＣ９、
画像メモリＤＩＯ，画像メモリＥ１１が用意されている
。また、数値データ格納のために、読み占き可能なメモ
リＡ１３．メモリＢ１４が用意され、さらに画像メモリ
の内容および数値データを随時モニタ可能な表示部１５
が用意されている。
カメラ５で観測されるスリット光＆２ａは、対象物体４
の高さに応じた段差を有している。観測された（ｘ 、
ｙ ）点の段差の大きさは、光切断法を用いた３次元
測距の原理に基づいて、対象物体４の実際の高さに変換
され、更に、濃淡情報に変換されて、画像メモリＡ７の
（Ｘ 、 Ｖ ）位置に格納される。この操作を可Ｏ」
ミラー３の角度を微小ずつ変化させて、画像メモリＡ７
のすべての画素について行うことによって３次元情報を
含んだ画像を生成する（第５図（ａ ）参照）。かかる
３次元画像に特願昭６０−１７１１７２号に開示した処
理を施すことによって、最も高い位置にある物体のみを
検出することができる。同時に検出した物体の上面の重
心座標（ＸＧ、ＹＧ、ＺＧ ）を求めておく。検出した
物体情報は、画像メ七りＢ８に格納しておく。（第５図
（ｂ ）参照）以上の処理が第４図のステップ３０１，
３０２である。
の高さに応じた段差を有している。観測された（ｘ 、
ｙ ）点の段差の大きさは、光切断法を用いた３次元
測距の原理に基づいて、対象物体４の実際の高さに変換
され、更に、濃淡情報に変換されて、画像メモリＡ７の
（Ｘ 、 Ｖ ）位置に格納される。この操作を可Ｏ」
ミラー３の角度を微小ずつ変化させて、画像メモリＡ７
のすべての画素について行うことによって３次元情報を
含んだ画像を生成する（第５図（ａ ）参照）。かかる
３次元画像に特願昭６０−１７１１７２号に開示した処
理を施すことによって、最も高い位置にある物体のみを
検出することができる。同時に検出した物体の上面の重
心座標（ＸＧ、ＹＧ、ＺＧ ）を求めておく。検出した
物体情報は、画像メ七りＢ８に格納しておく。（第５図
（ｂ ）参照）以上の処理が第４図のステップ３０１，
３０２である。
ステップ３０３においては、検出した物体の３次元姿勢
（ヨー角θ、ビッヂ角ω、ロール角ψ）のτン出、Ｊ３
よびその長軸長ａ、λ０軸長すの弾出を行う。
（ヨー角θ、ビッヂ角ω、ロール角ψ）のτン出、Ｊ３
よびその長軸長ａ、λ０軸長すの弾出を行う。
次に、ステップ３０４において、画像メモリＢ８の情報
を点（ＸＧ 、 Ｙａ ）を中心にして一θ。
を点（ＸＧ 、 Ｙａ ）を中心にして一θ。
回転し、画像メモリＣ９に格納する。すなわら、検出し
た物体の長軸が水平になるように画！’ｉ変換を行うわ
けである。回転移動の手法としては、画像メモリＢ８上
（Ｘ、Ｙ）点の情報を、画像メモリＣ９上の次式の各点
に転進すれば良い。
た物体の長軸が水平になるように画！’ｉ変換を行うわ
けである。回転移動の手法としては、画像メモリＢ８上
（Ｘ、Ｙ）点の情報を、画像メモリＣ９上の次式の各点
に転進すれば良い。
（Ｘ−Ｘａ）ｃｏｓθ＋（Ｙ−”ｙ’ａ）ｓｉｎθ。
−（Ｘ−Ｘａ ） ｓｉｎθ＋（Ｙ−Ｙａ）ｃｏｓθそ
の際、第５図（Ｃ）の斜線部のようにデータが転送され
ない領域については、背頽部と同じ値（０）を格納して
おく。
の際、第５図（Ｃ）の斜線部のようにデータが転送され
ない領域については、背頽部と同じ値（０）を格納して
おく。
次に、ステップ３０５において、画像メモリＣ９にウィ
ンドウ処理を施す。すなわち、画像メモリＣ９に、 （Ｘ、−了、 ｙ、−（４）′） 艮 の４点で指定されるウィンドウをかけ、その外側部分の
データをすべて０にする。ウィンドウ処理後の画像は画
像メモリＤ１０に格納される。
ンドウ処理を施す。すなわち、画像メモリＣ９に、 （Ｘ、−了、 ｙ、−（４）′） 艮 の４点で指定されるウィンドウをかけ、その外側部分の
データをすべて０にする。ウィンドウ処理後の画像は画
像メモリＤ１０に格納される。
ここで、（Ａ−、−は、第３図で示されるロボッユ
トハンド諸元λを実際にカメラで撮像した時に画像メモ
リ上に投影される画素数を表すものであり、システムの
レイアウトによる倍率に依存するものである。また、λ
は常に一定であるが、（λ）′はレイアウトによって異
なる。なお、以下に出てくる（）′はすべで同じ意味で
ある。（第５図（ｄ）参照）。
リ上に投影される画素数を表すものであり、システムの
レイアウトによる倍率に依存するものである。また、λ
は常に一定であるが、（λ）′はレイアウトによって異
なる。なお、以下に出てくる（）′はすべで同じ意味で
ある。（第５図（ｄ）参照）。
ステップ３０６においては、先にウィンドウ処理を施し
た画面の高さ分布図を作成する。すなわち、第５図（ｄ
）のＡ、８部について、各Ｘアドレスに相当するｙア
ドレスの内容をすべて求め、その最大値を該Ｘアドレス
の高さ情報とする。
た画面の高さ分布図を作成する。すなわち、第５図（ｄ
）のＡ、８部について、各Ｘアドレスに相当するｙア
ドレスの内容をすべて求め、その最大値を該Ｘアドレス
の高さ情報とする。
これにより、第５図（ｅ）のように物体の長軸方向の高
さ分布図が得られる。第５図（ｅ ）中の直線吏は、物
体長軸のピッチ角がωであることを表している。
さ分布図が得られる。第５図（ｅ ）中の直線吏は、物
体長軸のピッチ角がωであることを表している。
こうして得られた高さ分布図は、（Ｘａ −ａ ／２、
Ｚｉ ） 、 −、（Ｘａ 十ａ ／２．７ｊ ）
（Ｘ＝ＸＧ−ａ、／２点の高さがＺｉ 、 ・、 Ｘ
＝ＸＧ −ｉａ／２点の高さがＺｊであることを表す）
どいつ数値データとして、メ七りＡ１３に格納される。
Ｚｉ ） 、 −、（Ｘａ 十ａ ／２．７ｊ ）
（Ｘ＝ＸＧ−ａ、／２点の高さがＺｉ 、 ・、 Ｘ
＝ＸＧ −ｉａ／２点の高さがＺｊであることを表す）
どいつ数値データとして、メ七りＡ１３に格納される。
次に、ステップ３０７において、ハンドによる保持の可
否判断が行なわれる。これは、第６図（ａ）、（ｂ）に
示されるΔＢＣＤ内部に、他の物体の高さ分布が入り込
んでいないかどうかを検討することによって行う。
否判断が行なわれる。これは、第６図（ａ）、（ｂ）に
示されるΔＢＣＤ内部に、他の物体の高さ分布が入り込
んでいないかどうかを検討することによって行う。
ここで、ＡＢＣＤは、ハンドで保持づる際に最小限必要
となる余裕を表す部分ぐあり、第６図の黒く塗りつぶし
た部分に相当する。
となる余裕を表す部分ぐあり、第６図の黒く塗りつぶし
た部分に相当する。
具体的な判断方法を説明づ−ると、まず、最初の位置に
ＡＢＣＤという探索範囲を設定する。最初の位置として
は、最も安定した保持が可能な物体の重心位置回りを選
ぶ。すなわち、第６図（ｂ）のような位置に、同図中に
記載したようなサイズの探索範囲が設定される。厳密に
は同図中斜線部分のみ探索すればいいのだが、簡単のた
めＡ１３ ＣＤとしている。
ＡＢＣＤという探索範囲を設定する。最初の位置として
は、最も安定した保持が可能な物体の重心位置回りを選
ぶ。すなわち、第６図（ｂ）のような位置に、同図中に
記載したようなサイズの探索範囲が設定される。厳密に
は同図中斜線部分のみ探索すればいいのだが、簡単のた
めＡ１３ ＣＤとしている。
さて、物体の長軸斐の式は、重心（ＸＧ、ＺＧ）を通り
傾きωの直線の式として記述される。また、探索範囲の
サイズは第６図（ｂ ）のように既知であるから、Ａ、
Ｂ、Ｃ，Ｄ点の座標は容易に算出される。
傾きωの直線の式として記述される。また、探索範囲の
サイズは第６図（ｂ ）のように既知であるから、Ａ、
Ｂ、Ｃ，Ｄ点の座標は容易に算出される。
ここで、線分ＢＣ上に他物体の高さ分布が入り込んでい
なければ、保持可能であるといえるので、探索は線分Ｂ
Ｃ上のみについて行えばよい。すなわら、Ｂ−Ｃ上の各
Ｘアドレスに対するＺ値を、メモリＡ１３に格納された
同−Ｘアドレスに対するＺ Ｉａと比較することによっ
て、 内のすべてのＸに対して、ＢＣ上のＺ値〉メモリΔ１３
内のＺ値が成り立てば、保持可能であるといえる。
なければ、保持可能であるといえるので、探索は線分Ｂ
Ｃ上のみについて行えばよい。すなわら、Ｂ−Ｃ上の各
Ｘアドレスに対するＺ値を、メモリＡ１３に格納された
同−Ｘアドレスに対するＺ Ｉａと比較することによっ
て、 内のすべてのＸに対して、ＢＣ上のＺ値〉メモリΔ１３
内のＺ値が成り立てば、保持可能であるといえる。
ところが、第６図（Ｃ）の場合、上記の関係が成り立た
ないので、保持できないと判断される。
ないので、保持できないと判断される。
すると、ステップ３０８においてＸ方向にΔだけ移動し
た位；ａに新たに探索範囲を設【ノ、保持できる部分を
探し出す。ここで、移動する方向としては、先の探索’
（’ Ｎ ＧとなったＸアドレスを、探索範囲からはず
していく方向に選ばれる。すなわち、第６図（Ｃ）の場
合、ＮＧとなった Ｘアドレス×α〜Ｘβが探索範囲か
らはずれる方向（右）に移動することによって、同図（
ｄ ＞のような新たな探索範囲Δ−Ｂ”Ｃ”ｌｌを設け
、次の探索を（１う。
た位；ａに新たに探索範囲を設【ノ、保持できる部分を
探し出す。ここで、移動する方向としては、先の探索’
（’ Ｎ ＧとなったＸアドレスを、探索範囲からはず
していく方向に選ばれる。すなわち、第６図（Ｃ）の場
合、ＮＧとなった Ｘアドレス×α〜Ｘβが探索範囲か
らはずれる方向（右）に移動することによって、同図（
ｄ ＞のような新たな探索範囲Δ−Ｂ”Ｃ”ｌｌを設け
、次の探索を（１う。
こうして、長袖方向の侃持位買が決定した後、ステップ
３１０．３１１において、短軸方向の保持が可能か否か
の判断を行う。
３１０．３１１において、短軸方向の保持が可能か否か
の判断を行う。
そのために、まずステップ３０９において、画像メ七り
Ｃ９にウィンドウ処理を施寸。ケなりら、画像メモリＣ
９に、 の４点で、指定されるウィンドウをかけ、その外側のデ
ータをすべて０にする。ウィンドウ処理後の画像は画像
メモリＥ１１に格納される（第５図（「）参照）。
Ｃ９にウィンドウ処理を施寸。ケなりら、画像メモリＣ
９に、 の４点で、指定されるウィンドウをかけ、その外側のデ
ータをすべて０にする。ウィンドウ処理後の画像は画像
メモリＥ１１に格納される（第５図（「）参照）。
こうして（ηられた画像データについて、長軸方向と同
様に、他物体の高さ分布を求め、メモリＢ１４に格納す
る。
様に、他物体の高さ分布を求め、メモリＢ１４に格納す
る。
更に、長袖方向と同様にして求めた探索範囲ＥＦＧＨ（
第７図参照）のＦＧ上について、メモリ［３１４の内容
と比較を行いながら、先に決定した保持位置が正しいか
否かを判断するわけである。
第７図参照）のＦＧ上について、メモリ［３１４の内容
と比較を行いながら、先に決定した保持位置が正しいか
否かを判断するわけである。
ステップ３１１において保持できないと判断されると、
ステップ３０８に戻り、再び長軸方向の保持位置の変更
を行う。
ステップ３０８に戻り、再び長軸方向の保持位置の変更
を行う。
このようにして、保持位置が決定した後、ロボットに対
して保持点（Ｘ、 ｙ 、 ｚ ）及びθ、ω。
して保持点（Ｘ、 ｙ 、 ｚ ）及びθ、ω。
ψの情報を送り、他物体に接触することなくピッキング
が行われる。
が行われる。
以−ト詳細に説明したように、この発明に係る視覚シス
テムは、散積み物体の位置関係を３次元的に認識すると
ともに、認識したある物体の周辺にそれをロボットハン
ドでピックアップするのに必ｇ５な空間があるか否かを
判断する構成としたので、この判断結果に基づいてロボ
ットハンドを制御することにより、周辺の他物体に接触
することなく、物品を１つひとつ確実にピックアップす
ることができるようになる。
テムは、散積み物体の位置関係を３次元的に認識すると
ともに、認識したある物体の周辺にそれをロボットハン
ドでピックアップするのに必ｇ５な空間があるか否かを
判断する構成としたので、この判断結果に基づいてロボ
ットハンドを制御することにより、周辺の他物体に接触
することなく、物品を１つひとつ確実にピックアップす
ることができるようになる。
第１図はクレーム対応図、第２図は本発明の−一実施例
システムのハードウェア構成図、第３図は本システムと
組合せられるロボットハンドの諸元を示す図、第４図は
本システムの処理手順を示１゛フローチャート、第５図
、第６図、第７図は本システムの作用説明図である。 １・・・投光器 ２・・・スリット光 ３・・・可動ミラー ４・・・対象物体 ５・・・テレビカメラ ５１・・・視覚センサ ５３・・・認識手段 ５５・・・判断手段 ２０１・・・ロボットハンド ２０２・・・ピックアップしようとする物体代理人
弁理士 三 好 保 男 第１図 第８図 Ａ （ＡｒＦ、ＪＪＩ因） （Ｂ矢？Ｊｉ図） 第４図
システムのハードウェア構成図、第３図は本システムと
組合せられるロボットハンドの諸元を示す図、第４図は
本システムの処理手順を示１゛フローチャート、第５図
、第６図、第７図は本システムの作用説明図である。 １・・・投光器 ２・・・スリット光 ３・・・可動ミラー ４・・・対象物体 ５・・・テレビカメラ ５１・・・視覚センサ ５３・・・認識手段 ５５・・・判断手段 ２０１・・・ロボットハンド ２０２・・・ピックアップしようとする物体代理人
弁理士 三 好 保 男 第１図 第８図 Ａ （ＡｒＦ、ＪＪＩ因） （Ｂ矢？Ｊｉ図） 第４図
Claims (1)
- （１）物体を撮像する視覚センサと、散積み物体につい
て撮像した２次元画像から当該散積み物体の位置関係を
３次元的に認識する認識手段と、認識したある物体の周
辺にそれをロボットハンドでピックアップするのに必要
な空間があるか否かを判断する判断手段とを有すること
を特徴とする散積み物体をロボットハンドでピックアッ
プするための視覚システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13275686A JPS62292377A (ja) | 1986-06-10 | 1986-06-10 | 散積み物体をロボツトハンドでピツクアツプするための視覚システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13275686A JPS62292377A (ja) | 1986-06-10 | 1986-06-10 | 散積み物体をロボツトハンドでピツクアツプするための視覚システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62292377A true JPS62292377A (ja) | 1987-12-19 |
Family
ID=15088819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13275686A Pending JPS62292377A (ja) | 1986-06-10 | 1986-06-10 | 散積み物体をロボツトハンドでピツクアツプするための視覚システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62292377A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0361803A (ja) * | 1989-04-13 | 1991-03-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | コイル位置検出装置 |
| JP2010207989A (ja) * | 2009-03-11 | 2010-09-24 | Honda Motor Co Ltd | 対象物の把持システム及び同システムにおける干渉検出方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6015780A (ja) * | 1983-07-08 | 1985-01-26 | Hitachi Ltd | ロボット制御装置 |
| JPS6134675A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-02-18 | Hitachi Ltd | 画像認識方法および装置 |
-
1986
- 1986-06-10 JP JP13275686A patent/JPS62292377A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6015780A (ja) * | 1983-07-08 | 1985-01-26 | Hitachi Ltd | ロボット制御装置 |
| JPS6134675A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-02-18 | Hitachi Ltd | 画像認識方法および装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0361803A (ja) * | 1989-04-13 | 1991-03-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | コイル位置検出装置 |
| JP2010207989A (ja) * | 2009-03-11 | 2010-09-24 | Honda Motor Co Ltd | 対象物の把持システム及び同システムにおける干渉検出方法 |
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